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優(yōu)化數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)提升一輪復(fù)習(xí)效率

2024-05-23 08:32:57黃慧美
中學(xué)數(shù)學(xué)研究 2024年4期
關(guān)鍵詞:交點零點圖象

黃慧美

一輪復(fù)習(xí)是高考復(fù)習(xí)教學(xué)的關(guān)鍵一環(huán).在此階段,學(xué)生依然是課堂的主體,然大多復(fù)習(xí)課堂卻以教師為主導(dǎo),延續(xù)著“師講生聽”的教學(xué)模式,課堂容量大、頻率快,容易出現(xiàn)學(xué)生“懂而不會”的尷尬局面.實際上,一輪復(fù)習(xí)要重視通性通法的提煉,讓解題方法和解題策略更具系統(tǒng)性和方向性,使復(fù)習(xí)更高效,解題更流暢.本文筆者以“函數(shù)零點”復(fù)習(xí)為例,以典型問題為切入點,引導(dǎo)學(xué)生在鞏固基礎(chǔ)知識的同時,掌握解題通法,構(gòu)建數(shù)學(xué)思想方法體系,進而優(yōu)化認(rèn)知結(jié)構(gòu),提升復(fù)習(xí)效率.

一、教學(xué)實錄

1.明確方向,激發(fā)欲望

例1函數(shù)f(x)=6x-log2x,在下列區(qū)間中,包含f(x)的零點的區(qū)間是().

A.(0,1)B.(1,2)C.(2,4)D.(4,+∞)

在復(fù)習(xí)階段,不能將目光定位在解題上,而是要透過題目了解考試動向,分析核心考點,進而進一步鞏固“雙基”,掃清解題障礙.

師:題中涉及到什么概念?

生齊聲答:函數(shù)的零點.

師:函數(shù)零點的概念大家還記得嗎?

生1:使函數(shù)f(x)=0成立的實數(shù)x叫函數(shù)y=f(x)的零點.

師:很好,那么想一想例1該如何求解呢?

生2:如果令f(x)=0是無法直接求解的,可以將其轉(zhuǎn)化為求y=6x和y=log2x的交點,根據(jù)圖象可知兩函數(shù)的交點是1個,根據(jù)函數(shù)值得到交點的范圍是(2,4).

生3:生2的解法沒有問題,解題時既要畫圖又要代值,我覺得這個問題可以換個思路來解,可以考慮應(yīng)用零點存在的定理來解答.

師:說說你的解題思路.

生3:由題可知,函數(shù)f(x)在(0,+∞)上為減函數(shù),f(1)=6-0=6>0,f(2)=3-1=2>0,f(4)=64log24=32-2=-12,由函數(shù)零點存在定理可知,函數(shù)f(x)在區(qū)間(2,4)上必有零點.

師:很好,通過代數(shù)法和幾何法都順利地得到了答案.生2是從定義的角度去考慮,首先將函數(shù)零點問題轉(zhuǎn)化為方程的根,然本題方程難以直接求解,為此又繼續(xù)轉(zhuǎn)化,將其轉(zhuǎn)化為函數(shù)的交點問題,最后利用數(shù)形結(jié)合的思路精準(zhǔn)地求得了答案,這是解決此類問題的一個常用的方法,看來大家已經(jīng)掌握了解題的精髓.生3結(jié)合題目特點,根據(jù)零點存在定理巧妙地解決了問題.

師:如果例1中需要求零點的個數(shù),生3的方法還有效嗎?

通過交流,學(xué)生運用不同的解題方案順利地求解了問題,通過剖析發(fā)現(xiàn)解決此類問題可以從代數(shù)和幾何兩方面入手,同時體驗了數(shù)形結(jié)合思想和轉(zhuǎn)化思想在解題中的重要價值,為了進一步強化認(rèn)識,教師又給出新問題,引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)探究,不斷挖掘,揭開問題的實質(zhì).

2.拓展應(yīng)用,活躍思維

師:思考一下,下面問題該如何求解?

例2關(guān)于x的方程xx+2-k=0,k∈R,探究方程根的個數(shù).

問題給出后,教師鼓勵學(xué)生從不同角度思考,進而通過拓展逐漸完善認(rèn)知,鞏固應(yīng)用.

生4:可以將方程的根轉(zhuǎn)化為函數(shù)y=xx+2與y=k的交點個數(shù),根據(jù)圖象可知,當(dāng)k=1時,無交點,因此方程無實數(shù)根;當(dāng)k≠1,有1個交點,為此方程有1個根.

生5:我沒有畫圖也做出來了,通分得(1-k)x-2k=0,所以當(dāng)k=1時,無實數(shù)根,當(dāng)k≠1時,方程有1個根.

師:生4和生5分別從幾何和代數(shù)的思路進行求解,他們的解題過程是否有問題呢?(眼尖的學(xué)生已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了問題)

生6:根據(jù)生5的代數(shù)式,是否要檢驗k一定不等于-2呢?

師:觀察得非常仔細(xì),非常好!檢驗會發(fā)現(xiàn)k一定不等于-2.其實方程簡單的情況下用代數(shù)法更為方便,然在解題過程中一定要注意隱藏條件,要確保轉(zhuǎn)化的等價性.如果將例2中的函數(shù)做一些改變,你認(rèn)為該如何求解呢?(教師PPT給出變式)

變式1若關(guān)于x的函數(shù)f(x)=xx+2-kx2有4個不同的零點,則實數(shù)k的取值范圍為.

根據(jù)前例,同樣可將問題轉(zhuǎn)化為y=xx+2與y=kx2的交點個數(shù).雖然學(xué)生能夠畫出圖形,但曲線和曲線與曲線和直線不同,用上面的幾何法和代數(shù)法都很難判斷交點個數(shù),為此解題時需要進一步轉(zhuǎn)化.

生7:函數(shù)零點轉(zhuǎn)化為f(x)=0,根據(jù)函數(shù)特點容易得x=0為方程的根,約去x可變形為1x+2=kx,轉(zhuǎn)化后圖象就不是兩條曲線了,這樣可以應(yīng)用圖象的交點來求解.因為y=1x+2的圖象是固定的,y=kx當(dāng)k≤0時顯然不滿足.當(dāng)k>0時,要有3個交點,只需y=-kx與y=1x+2有兩個交點,由此可知直線與曲線相切,進而通過導(dǎo)數(shù)或Δ=0可以求出k>1.

生8:還可先約去x,得1x+2=kx,兩邊同除x得1x(x+2)=k,這樣轉(zhuǎn)化為y=k與y=1x(x+2)的交點個數(shù).

師:通過分離變量的思想進行轉(zhuǎn)化沒有問題,但是y=1x(x+2)這個函數(shù)圖象如何畫呢?(生8表示沒有畫出圖象,顯然通過這樣的轉(zhuǎn)化使問題變得更加復(fù)雜了)進一步,如將1x(x+2)=k再進行變形,將其轉(zhuǎn)化為1k=x(x+2)呢?(學(xué)生恍然大悟)

在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生利用幾何方法輕松地解決了問題.問題解決后,教師又鼓勵學(xué)生利用代數(shù)法進行求解,然學(xué)生嘗試后發(fā)現(xiàn),應(yīng)用代數(shù)法問題變得更加復(fù)雜了,很難求解.通過對比學(xué)生發(fā)現(xiàn),處理零點問題時可以應(yīng)用代數(shù)法和幾何法,那么哪種方法為最優(yōu)解決方案則需要根據(jù)實際問題來判斷,若是簡單的問題,利用代數(shù)法效率會更高,而對于較為復(fù)雜的問題,可以考慮借助圖形的直觀性來判斷,但是應(yīng)用幾何法時,要使問題向容易作圖的方向轉(zhuǎn)化.

3.鞏固強化、升華認(rèn)知

師:大家看看這個題又該如何轉(zhuǎn)化呢?(教師PPT展示變式2)

變式2函數(shù)f(x)=xx+2,若關(guān)于x的函數(shù)y=2f2(x)+2bf(x)+1有4個不同的零點,求實數(shù)b的取值范圍.

師:本題較前面問題相比,略顯復(fù)雜,是關(guān)于復(fù)合函數(shù)的零點問題,這個又該如何轉(zhuǎn)化呢?(教師鼓勵學(xué)生進行合作探究,以此既能活躍課堂氣氛,又能發(fā)揮個體優(yōu)勢)

生9:可以令t=f(x),則問題轉(zhuǎn)化為2t2+2bt+1=0,y=t與y=f(x)共有4個交點,此時需要兩個t∈(0,1),即y=2t2+2bt+1在(0,1)上有兩根,所以Δ>0,0<-b2<1,2+2b+1>0,這樣問題就迎刃而解了.

可見,通過以上的變式訓(xùn)練,學(xué)生已經(jīng)很好地掌握了解決此類問題的方法,極大程度上提高了解題信心.雖說高考題變化莫測,然若將知識點學(xué)懂吃透,規(guī)律會自然地涌現(xiàn),新題變成了舊題,復(fù)雜題變成了簡單題,解題也就自然水到渠成了.

二、教學(xué)反思

在一輪復(fù)習(xí)中,以下幾點應(yīng)引起師生重視:

首先,在解題教學(xué)中既要掌握通性通法,又要善于結(jié)合題型和題目特點進行靈活轉(zhuǎn)化.在夯實“雙基”的同時,也要積累一些解題技巧,提高解題效率.

其次,教師在典型問題的處理上要遵循由淺入深,從簡到繁的原則,使例子的呈現(xiàn)具備一定的層次性,順應(yīng)學(xué)生思維發(fā)展,提高學(xué)生解題信心.

再次,對于一些規(guī)律性的問題,需要教師的及時點撥.對關(guān)鍵的方法和結(jié)論進行了及時的總結(jié)和歸納,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)清問題的本質(zhì),找到解題通法.

最后,教師要為學(xué)生提供鞏固強化的時間和空間.教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生認(rèn)知設(shè)計變式題目,通過“變”感受通性通法的價值,體驗?zāi)切┎蛔兊囊?guī)律,進而深化認(rèn)知,活化數(shù)學(xué)思維,鍛煉學(xué)生靈活應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力.

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